1 شماره / 1 جلد / یک گیاهیهای ژنتپژوهش

15

زماهوارهیر ینشانگرها بر اساسجو یبوم هایژنوتیپ یکیژنتروابط تنوع و یمولکول هیتجز

5ادق زادهبهزاد ص و 4، مجید نوروزی*،2،3، سید ابوالقاسم محمدی1علی شوروزدی

، تبریزدانشگاه تبریز نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزیکارشناسی ارشد، گروه به آموختهدانش -5

، تبریزو بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز ینژادبهاستاد، گروه -2

، تبریزقطب علمی اصالح مولکولی غالت، دانشگاه تبریز -3

، تبریزو بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز ینژادبهیار، گروه استاد -4

استادیار، موسسه تحقیقات دیم کشور، مراغه -1

(54/55/5312تاریخ پذیرش: – 51/80/5312 :دریافت تاریخ)

چکیده

برای افزایش تنوع یبا ارزشیطی مختلف، ذخایر ژنتیکی تطابق و سازگاری با شرایط مح لیدلبهبومی هایژنوتیپ

در این روند. می های زیستی و غیرزیستی بشمارهای مقاومت به تنشهای اصالحی و نیز منابع بالقوه برای ژنپالسمژرم

با استفاده از و الین اصالحی رقم تجاری 21و جو از کشورهای مختلف بومی ژنوتیپ 551ژنتیکی و ساختار تنوع مطالعه،

به ازای هر آلل 1و میانگین 54تا 2آلل با دامنه 221 در مجموع مورد ارزیابی قرار گرفت. ریزماهوارهر آغازگجفت 41

کمترین و . متغیر بود 15/8با میانگین 18/8تا 81/8چندشکلی برای نشانگرها بین میزان اطالعات. ندشدجایگاه تکثیر

تجزیه واریانس . بودGBM1411 (19/8 )و EBMAC0788 (53/8 ) ایمربوط به نشانگره یبترتبهشایع آلل بیشترین فراوانی

در تبیین واریانس مولکولی کل در مقایسه با واریانس سهم بیشتری ( درصد 14) یگروهدرونمولکولی نشان داد که واریانس

ان و مصر تعلق های بومی ایرژنوتیپ به یبترتبهنی های شانون و تنوع ژنی حداکثر و حداقل شاخص. بین گروهی داشت

گروه سهه ها را بژنوتیپ P-distance و ضریب فاصله Minimum Evolutionای با استفاده از الگوریتم تجزیه خوشه .داشت

.ها مطابقت داشتبندی تا حدودی با مناطق جغرافیایی ژنوتیپاین گروه. منتسب کرد

ساختار جمعیت ،جو های بومیژنوتیپ ،پالسمژرم تنوع ژنتیکی، کلیدی: واژگان

mohammadi@tabrizu.ac.ir ، آدرس پست الکترونیکی:مسئولنویسنده *

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

12

شوروزدی و همکاران …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

مقدمه

شود گیاهان زراعی دنیا محسوب می نیترمهمجو یکی از

که رتبه پنجم را پس از ذرت، گندم، برنج و سویا در تولید

عملکرد جو در دنیا در طی متوسط .ماده خشک دارد

درتن 94/5 ایران هکتار و در درتن 41/2 خیرهای اسال

(.FAO, 2013) بوده استهکتار

علت استفاده از ارقام اصالح شده و های اخیر بهدر سال

ژنتیکی گیاهان مختلف در معرض ع یکنواختی کشت، تنو

قابلیت سازگاری ژنتیکی، تنوع خطر قرار گرفته است.

کاندون و د. کنها را تضمین میو بقای جمعیت درازمدت

ی آللتنوع با بررسی( Condon et al, 2008)همکاران

با 5110تا 5101های در طی سالارقام جو کشت شده

نشان دادند که میزان های ریزماهواره نشانگر استفاده از

به ،تنوع ژنتیکی به نحو چشمگیری کاهش یافته است

تنوع آللی متوسط های اصالحی،که در روند برنامهطوری

کاهش پیدا 31/2به 01/1ریزماهواره از هایر جایگاهد

تطابق لیدلبهبومی هایژنوتیپ ،در این راستا .کرده است

و سازگاری با شرایط محیطی مختلف، ذخایر ژنتیکی با

های اصالحی و نیز پالسمارزشی برای افزایش تنوع ژرم

های زیستی و های مقاومت به تنشمنابع بالقوه برای ژن

.(Brush and Meng, 1998) باشندزیستی میغیر

بررسی تنوع و تعیین روابط ژنتیکی افراد در گیاهان

ها، یزوزیمآمختلف بر اساس نشانگرهای مورفولوژیکی،

انجام DNAای و نیز نشانگرهای های ذخیرهپروتئین

فراوانی ژنومی لیدلبه DNAشود. نشانگرهای مبتنی بر می

از شرایط محیطی، مرحله رشد، نوع یریرپذیتأثباال، عدم

بافت و اندام و چندشکلی باال، کارآیی بیشتری دارند

(Joshi et al., 1999 .)هایهای اخیر، نشانگردر سال SSR

د، تکرارپذیری باال، امتیازدهی شکلی زیاچند لیدلبه

بارز، فراوانی ژنومی باال، توزیع تصادفی در ژنوم هم

(Mango et al., 2001) ها در پذیری آنامکان انتقال و

( Wang et al., 2005های خویشاوند )ها و جنسگونه

به نباتاتاصالحکاربرد فراوانی را در مطالعات ژنتیکی و

,.Karim et alکریم و همکاران ) ند.اهخود اختصاص داد

با استفاده جو ژنوتیپ 52بررسی روابط ژنتیکی با( 2010

که گزارش کردند SSR و RAPDاز نشانگرهای

تنوع باالیی را نسبت به نشانگرهای SSRنشانگرهای

RAPD تفکیک ها آن شاءنم بر اساسرا هاژنوتیپو شته دا

(Ebrahimi et al., 2010) ابراهیمی و همکاران .کنندمی

نمونه جو ایران از دو گونه 93در بررسی تنوع ژنتیکی

Hordeum vulgare و H. spontaneum 51با استفاده از

ها را به سه گروه منتسب جفت نشانگر ریزماهواره، آن

.H هایی از هر دو گونهکردند. گروه اول شامل نمونه

vulgare و H. Spontaneum آوری شده از ایران و جمع

.Hهایی از شامل نمونه بیترتبههای دوم و سوم گروه

vulgare وH. spontaneum .حیدری و همکاران بودند

(Heidari et al., 2011 ) جفت آغازگر 51با استفاده از

SSR وEST-SSR، جو ژنوتیپالین و 31تنوع ژنتیکی

آلل چند شکل با میانگین 519 ،در مجموعمطالعه و را

تا 51/8 بین PICازای هر جفت آغازگر با به آلل 01/9

ای با تجزیه خوشه .دگزارش کردن 91/8و میانگین 01/8

را به پنج گروه ها ژنوتیپ مولکولیهای استفاده از داده

Ganjekhanloo etهمکاران ) خانلو وگنجمنتسب کرد.

al., 2012 ژنوتیپ جو را با استفاده از 31( تنوع ژنتیکی

در جفت آغازگر ریزماهواره مورد بررسی قرار دادند. 44

ازای هر به آلل 44/9 چندشکل با میانگین آلل 290مجموع

به این نشانگرها بر اساسها و ژنوتیپ شدتکثیر جایگاه

.ها مطابقت داشتآن جرهشمنتسب شدند که با سه گروه

جفت 12( از Gong et al., 2009کاران )گونگ و هم

ژنوتیپ 33نتیکی ژبرای بررسی تنوع RSS آغازگر

قاز مناطآوری شده جمع بومی ژنوتیپ 19 ،وحشی جو

12در آلل 289استفاده کردند. در مجموع مختلف چین

ازای هر جایگاه بین یک به آللتعداد تکثیر شد وجایگاه

بود. متوسط میزان متغیر لل با میانگین چهار آتا نه

که این میزان برای برآورد شد 11/8 یچندشکلاطالعات

و برای 14/8با متوسط 05/8جوهای وحشی از صفر تا

41/8با متوسط 91/8صفر تا ی در محدودهجوهای بوم

و تنوع ژنتیکی سطح تعیین مطالعه، این هدف بود. متغیر

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1 شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

13

کشورهای مختلف با جو بومی ژنوتیپساختار جمعیت

و مقایسه آن با تنوع استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

.بودحی تعدادی از ارقام تجاری و الین اصال

هاو روشمواد

بومی جو ژنوتیپ 91شامل ،مطالعهمورد مواد گیاهی

51بومی مصر، ژنوتیپ 52چین، بومی ژنوتیپ 23، ایران

و اصالحی پیشرفته الین 1سایر کشورها، از بومی ژنوتیپ

که از موسسه تحقیقات دیم کشور بودتجاری رقم 59

ژنوتیپاز هر ژنومی DNAجهت استخراج .تهیه گردید

در مرحله چند برگی اهنمونه در گلخانه کشت و بذر 51

استخراج .ندبرداشت شدبالک از هر ژنوتیپ صورتبه

DNA به روشCTAB (Saghi-Maroof et al.,1984 )

با استفاده از DNAهای کمیت و کیفیت نمونه انجام و

تعیین یدرصد و اسپکتروفتومتر 0/8 ژل آگارز الکتروفورز

ها به مونهمراز، نای پلیبرای انجام واکنش زنجیره .گردید

واکنش نانوگرم در میکرولیتر رقیق شدند. 21حجم

18شامل میکرولیتر 58مراز در حجم ای پلیزنجیره

رم از هر کدام آغازگرهای گنانو 1/5 ژنومی، DNAنانوگرم

،میلی موالر 2کلرید منیزیوم با غلظت پیشرو و پسرو،

واحد 1میلی موالر و 2مخلوط نوکلئوتیدها با غلظت

جفت 94از نجام شد. ا Taq DNA polymerase یمآنز

جو برای ارزیابی افراد مورد مطالعه استفاده SSRآغازگر

فرد 4-3که ابتدا تکثیرپذیری این آغازگرها روی شد

ها تعیین تصادفی بررسی و شرایط بهینه برای آن طوربه

و دمای اتصال کروموزومی ، جایگاه 5جدول در گردید.

آورده شده است.استفاده ی موردآغازگرها

4آکریالمید تفکیک محصوالت تکثیری توسط ژل پلی

اسکن متر و در دستگاه ژلمیلی 2/8درصد با ضخامت

استرالیا( انجام گرفت. ،Corbett Robotics)شرکت 3888

آمیزی در این سیستم آشکارسازی بر اساس رنگ

واری گیرد. الگوی نبرماید و توسط لیزر صورت میاتیدیوم

صورت یک )وجود آلل( و صفر نشانگرهای چندشکل به

دهی شد. عالوه بر این، برای هر )عدم وجود آلل( امتیاز

جایگاه تعداد آلل و فراوانی آللی برآورد گردید. برای

تعیین قدرت تمایز نشانگرها، پارامترهای میزان اطالعات

و شاخص ( Botstein et al., 1980) (PICچندشکلی )

های ( با استفاده از فرمولNei, 1973) (H)نی نی تنوع ژ

PowerMarker V. 3.25 (Liu andافزار زیر توسط نرم

Muse, 2005محاسبه گردید ).

2 (5رابطه )

j

2

i

2

i pp21PIC p

(2رابطه ) 2

ip1H

ام است. jام و iرتیب فراوانی آلل تبه jpو ip هادر آنکه اریانس مولکولی کل به واریانس ژنتیکی برای تفکیک و

ها از تجزیه واریانس مولکولی درون و بین گروه(AMOVA( )Excoffier et al., 1992.) افزارنرمبا

GenALEx V. 6.4 (Peakall and Smouse, 2006 ) بر اساسها استفاده شد. عالوه بر این، تنوع درون گروه

و شاخص (Zhu et al., 1998ن )وشاخص اطالعات شان .PopGen Vافزارنرم( توسط Nei, 1973ژنی نی ) تنوع

1.32 (Yeh et al., 1997) بندی گردید. گروه برآوردالگوریتم بر اساسای ها با استفاده از تجزیه خوشهژنوتیپ

Minimum Evolution و ضریب فاصله p-Distance

MEGAافزارهای انجام شد. دندروگرام با استفاده از نرم5.05 (Tamura et al., 2011 و )استرپ بار بوت 5888

عنوان روش رسم گردید. تجزیه به بردارهای اصلی بهها با ای برای تعیین روابط بین ژنوتیپمکمل تجزیه خوشه

GenAlEx V. 6.41 (Peakall andافزار استفاده از نرم

Smouse, 2006انجام شد ). نتایج و بحث

جفت آغازگر 94از :اهوارهچندشکلی نشانگرهای ریزم

، GBM ،BMACریزماهواره مورد بررسی از نوع

EBMAC ،BMAG ،EBMAG ،HVM وSCSSR ،41

های جفت آغازگر الگوی نواری چندشکلی در ژنوتیپ

الگوی نواری حاصل از 5مورد مطالعه ایجاد کردند. شکل

تعدادی از را در EBMATC0016جفت آغازگر

آلل با 221در مجموع، دهد.های جو نشان میژنوتیپ

و آغازگر GBM)برخی از آغازگرهای 2دامنه

SCSSR25538 آغازگر 54( تا(BMAC0507 با میانگین )

(.2دول ـــثیر شد )جـــگاه تکــــآلل به ازای هر جای 1

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

14

شوروزدی و همکاران …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

های بومی جو ایراندر تعدادی از ژنوتیپ EBMATC0016الگوی نواری نشانگر -5شکل Figure 1. Banding pattern of microsatellite marker EBMAC679 in some of the Iranian barley genotypes

مرازای پلیمشخصات آغازگرهای ریزماهواره جو مورد استفاده در واکنش زنجیره -5جدول Table 1. The characteristics of microsatellite primers used in polymerase chain reaction (PCR)

نام نشانگر

Marker name

کروموزوم

Choromosome

دمای اتصال

Annealing

Temperature (°C)

نام نشانگر

Marker name کروموزوم

Choromosome

دمای اتصال

Annealing

Temperature (°C) TACMD 4H E GBM1411 1H F/60*

HVBAMY 4H/5H F/53 GBM1480 1H F/60

GBM1295 5H F/60 GBM1487 1H F/60

GBM5028 5H F/60 HVM63 1H/2H E**

SCSSR10148 5H F BMAG0813 2H E

BMAC0163 5H F BMAG378 2H E

GBM1325 5H F/60 GBM1149 2H F/60

GBMS141 5H/7H E/53 GBM1251 2 F/60

BMAC0282 5H/7H E GBM1408 2H F/60

GBM1075 6H F/60 SCSRR12344 2H E

GBM1267 6H F/60 SCSSR10226 2H F

GBM1276 6H F/60 BMAC0209 3H F/58

GBM1404 6H F/60 BMAG0013 3H F

HVM74 6H A EBMAC0871 3H E

BMAG0807 6H/7H E GBM 1450 3H F/60

BMAG0174 6H/7H F GBM1405 3H F/60

BMAC0167 7H E GMS116 3H E

BMAG0507 7H F Hv13GEIII 3H F

BMAG0516 7H F/55 SCSSR25538 3H E

EBMAG0794 7H F/49 GBM1300 3H F/60

EBMATC0016 7H 57/E GBM1420 3H F

GBM1116 7H F/60 HVM70 3H A

GBM1297 7H F/60 BMAC0310 4H E

GBM1413 7H E BMAG0375 4H E

GBM1419 7H F/60 EBMAC0635 4H F

GBM1428 7H F/60 EBMAC0788 4H F

GMS046 7H E EBMAC0906 4H E

BMAC0064 7H E/58 GBM1422 4H F/60

BMAG0109 7H F GBM1482 4H F/60

BMAG0135 7H E BMAC0084 4H F/54

GBM1494 7H F/60 BMAC0181 4H E/58

GBM1552 - F/60 GBM1364 4H F

گراد )برخی درجه سانتی 98ثانیه، 38گراد با درجه سانتی 14چرخه با 38دقیقه و 4گراد برای درجه سانتی 14*: چرخه حرارتی شامل یک چرخه

.دقیقه 58گراد برای درجه سانتی 92ثانیه و در نهایت یک چرخه 38گراد درجه سانتی 92ثانیه، 38ذکر شده تکثیر مناسب دادند( یدما باآغازگرها

گراد )برخی درجه سانتی 10دقیقه، 5گراد با درجه سانتی 14چرخه با 38دقیقه و 4گراد برای درجه سانتی 14**: چرخه حرارتی شامل یک چرخه

.دقیقه 58برای گراددرجه سانتی 92ثانیه و در نهایت یک چرخه 5گراد درجه سانتی 92ثانیه، 5آغازگرها با دمای ذکر شده تکثیر مناسب دادند(

* Thermal cycling conditions included denaturation at 94°C for 4 min and 30 cycle at 94°C for 30 sec, annealing

at 60°C for 30 sec and finaly cycle at 72°C for 10 min.

** Thermal cycling conditions included denaturation at 94°C for 4 min and 30 cycle at 94°C for 1 min,

annealing at 58°C for 1 sec, 72°C for 1 sec and finaly one cycle at 72°C for 10 min.

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

11

هتروزیگوسی مشاهده شده، تنوع ژنی، تعداد آلل و فراوانی آلل شایع برای ،(PIC)میزان اطالعات چندشکلی -2 جدول

نشانگرهای ریزماهواره جو

Table 2. The polymorphism information content (PIC) value, amount of heterozygosity, gene diversity, allele

No. and frequency of more common allele for SSR markers in relation to barley genotypes

نشانگر

Marker

فراوانی آلل شایع

Frequency of more

common allele

للتعداد آ

Allele No. تنوع ژنی

Gene diversity هتروزیگوسی

Heterozygosity

محتوای اطالعات

شکلیچند

PIC GBM1482 0.44 6.00 0.72 0.00 0.68

SCSSR10148 0.45 8.00 0.74 0.00 0.71

GMS116 0.18 10.00 0.88 0.00 0.86

BMAC0310 0.39 8.00 0.77 0.00 0.74

EBMAG0794 0.80 3.00 0.34 0.00 0.31

GBM1413 0.41 6.00 0.74 0.00 0.75

EBMAC0906 0.29 8.00 0.79 0.00 0.76

EBMATC0016 0.22 11.00 0.84 0.06 0.83

GBMS141 0.23 10.00 0.85 0.00 0.84

HVM74 0.22 10.00 0.86 0.00 0.84

BMAG0507 0.15 14.00 0.90 0.00 0.89

BMAG0516 0.29 8.00 0.83 0.00 0.80

BMAG0807 0.63 5.00 0.55 0.00 0.50

BMAG0813 0.31 9.00 0.81 0.01 0.79

EBMAC0635 0.30 11.00 0.84 0.07 0.82

EBMAC0788 0.13 12.00 0.91 0.01 0.90

EBMAC0871 0.23 8.00 0.84 0.00 0.82

GBM1267 0.84 2.00 0.27 0.00 0.24

GBM1251 0.63 3.00 0.50 0.00 0.43

GBM1075 0.65 3.00 0.50 0.00 0.44

BMAG0375 0.50 3.00 0.63 0.00 0.56

GMS046 0.70 3.00 0.47 0.00 0.42

GBM5028 0.60 2.00 0.48 0.00 0.37

GBM1419 0.94 3.00 0.11 0.01 0.11

SCSSR25538 0.81 2.00 0.31 0.00 0.26

BMAC0167 0.55 3.00 0.56 0.00 0.48

BMAC0209 0.36 7.00 0.74 0.00 0.70

GBM1411 0.97 2.00 0.06 0.00 0.05

GBM1405 0.58 3.00 0.57 0.02 0.51

GBM1404 0.96 2.00 0.08 0.00 0.08

GBM1297 0.93 2.00 0.13 0.00 0.12

SCSRR12344 0.65 3.00 0.52 0.00 0.46

HVI3 0.67 3.00 0.48 0.00 0.42

GBM1552 0.84 2.00 0.26 0.13 0.23

GBM 1450 0.47 3.00 0.57 0.00 0.48

GBM1480 0.76 2.00 0.37 0.00 0.30

GBM1408 0.94 2.00 0.12 0.00 0.11

GBM1422 0.56 4.00 0.61 0.00 0.55

GBM1276 0.62 3.00 0.53 0.00 0.47

GBM1295 0.72 2.00 0.40 0.00 0.32

GBM1428 0.56 2.00 0.49 0.00 0.37

HVBAMY 0.57 3.00 0.58 0.00 0.51

BMAG0013 0.35 6.00 0.72 0.00 0.67

GBM1149 0.90 2.00 0.19 0.00 0.17

GBM1116 0.86 2.00 0.25 0.00 0.22

0.56 5.02 0.55 0.01 0.51 (Mean) میانگین

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

19

شوروزدی و همکاران …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

با چهار و میانگین دو و 1Hهای نشانگرهای کروموزوم

7H ترتیب آلل به ازای هر نشانگر به 4/1و میانگین 92با

PICکمترین و بیشترین تعداد آلل را دارا بودند. میانگین

ترتیب برای به 18/8تا 81/8با دامنه 15/8برابر

آمد. دستبه EBMAC0788و GBM1411 آغازگرهای

تا GBM1411برای نشانگر 81/8 دامنه تنوع ژنی نی بین

متغیر 11/8با میانگین EBMAC0788برای نشانگر 15/8

بود. فراوانی آلل شایع نیز در آغازگرهای مورد بررسی در

آلل و 52با EBMAC0788برای آغازگر 53/8محدوده

19/8با دو آلل و میانگین GBM1411برای آغازگر 19/8

آمد. در بین نشانگرهای مورد استفاده بیشترین دستبه

مربوط PICفراوانی آلل شایع، کمترین میزان تنوع ژنی و

دهنده همبستگی منفی بود که نشان GBM1411به نشانگر

بین فراوانی آلل شایع با این پارامترها است. فراوانی آلل

( -00/8را با تعداد آلل ) شایع کمترین میزان همبستگی

بیشترین همبستگی را با تنوع ژنی نی کهیدرحالداشت.

( نشان داد. میزان هتروزیگوتی از -10/8) PIC( و -10/8)

برای نشانگر 53/8صفر برای اغلب نشانگرها تا

GBM1552 های مورد در ژنوتیپ 889/8با میانگین

استفاده متغیر بود.

( در Zong-Yun et al., 2006زونگ یان و همکاران )

ژنوتیپ وحشی جو با استفاده از 589بررسی تنوع ژنتیکی

9/9و با میانگین 59تا 2، تعداد آلل را از SSRآغازگر 38

تا 19/8آلل به ازای هر جایگاه و میزان تنوع ژنتیکی را از

گزارش کردند. در این مطالعه 19/8با متوسط 52/8

،وحشی نسبت به ارقام بومیعلت تنوع باالی ارقام هب

میانگین تعداد آلل به ازای هر جایگاه از مطالعه حاضر

بیشتر بود. میانگین تعداد آلل در مطالعات جونز و

، حمزا و همکاران 1( Jones et al., 2011همکاران )

(Hamza et al., 2004 )9/3 یاهیاوی و همکاران ،

(Yahiavi et al., 2008 )1/58ن و پندی و همکارا

(Pandey et al., 2004 )5/9 بود. علت تفاوت در میانگین

تفاوت در تعداد لیدلبهتعداد آلل در مطالعات مختلف،

ها و تعداد های مورد مطالعه، پایه ژنتیکی آنژنوتیپ

Kadri etنشانگر مورد استفاده است. کادری و مکاران )

al., 2002 نمونه جو بومی و زراعی با 54( با مطالعه

و تعداد PIC، میانگین SSRجفت نشانگر 51تفاده ازاس

آوردند. میانگین تنوع دستبه 09/2و 13/8ترتیب آلل به

( Stam et al., 2007ژنی نی در مطالعه استام و همکاران )

Ivandic etو ایواندیک و همکاران ) 01/8تا 83/8بین

al., 2002 بود. ماتوس و هایز ) 91/8تا 21/8( بینMatus

and Hayes, 2002 بیان کردند که تنوع ژنی باال قدرت )

ها باالی نشانگرها را در تشخیص و تفکیک دقیق ژنوتیپ

Ganje-Khanloo etخانلو و همکاران )دهد. گنجنشان می

al., 2012 بر ژنوتیپ جو 31( با بررسی تنوع ژنتیکی

آلل چندشکل 290جفت آغازگر ریزماهواره، 44 اساس

ازای هر جایگاه تکثیر کردند. آلل به 44/9با میانگین

، هتروزیگوسی، تنوع ژنی و فراوانی آلل شایع PICمتوسط

بود. عبدالهی 35/8و 90/8، 83/8، 34/8برابر بیترتبه

( در Abdollahi-Sisi et al., 2012سیسی و همکاران )

های بومی جو مورد بررسی بررسی تنوع ژنتیکی ژنوتیپ

، EST-SSRاستفاده از نشانگرهای در مطالعه حاضر با

آلل به ازای هر 54/4با میانگین 1تا 2تعداد آلل را از

برآورد 10/8و تنوع ژنی نی PIC 12/8جایگاه و متوسط

کردند.

تجزیه واریانس مولکولی

تجزیه واریانس مولکولی بر اساس جغرافیایی با استفاده از

ن و بین گروهی واریانس درو، SSRهای ها و دادهژنوتیپ

زوقالمی و . برآورد گردیددرصد 9و 14 بیترتبه

( در بررسی تنوع Zoghlami et al., 2012همکاران )

559جمعیت جو بومی تونس با استفاده از 53ژنتیکی

درصد 9/01 که گزارش کردند RAPDچندشکل نشانگر

تبیین ها درون جمعیتتوسط واریانس از واریانس کل

(Kandemir et al., 2010ر و همکاران )ی. کاندمدوشمی

بیشترین ،جو یهاژنوتیپنیز در بررسی تنوع ژنتیکی

درصد( 1/04ها )را در درون جمعیتمولکولی واریانس

و همکاران عابد ها برآورد کردند.نسبت به بین جمعیت

(Abede et al., 2012در بررسی تنوع ژنت ) 551یکی

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

19

اتیوپی، مختلف جغرافیاییمنطقه 58بومی جو از ژنوتیپ

ها آن نس را در درون مناطق گزارش کردند.بیشترین واریا

را به تنوع در تغییرات بارندگی و خاک، علت این امر

در این مطالعه نیز، ع اکولوژیکی و دمایی نسبت دادند.تنو

ناشی از عوامل ممکن است احتماالًباال یگروهدرونتنوع

درون گروهی به واریانس فوق باشد. تفکیک واریانس

های بومی ژنوتیپهای منفرد نیز نشان داد که درون گروه

مصر های بومیژنوتیپو ( بیشترین 99/33ایران )

کمترین میزان واریانس درون گروهی کل را به (11/20)

همچنین بیشترین شاخص اطالعات خود اختصاص دادند.

-ژنوتیپ( مربوط به 14/8( و تنوع ژنی نی )89/5ن )وشان

برای شاخص اطالعات مقدار و کمترین های بومی ایران

های ژنوتیپوط به مرب (45/8تنوع ژنی )و (94/8) نوشان

-ژنوتیپکه نشان از تنوع بسیار مناسب .بومی مصر بود

های بومی سایر مناطق ژنوتیپهای بومی ایران نسبت به

کاتسوهیکو کنبر و جغرافیایی در این مطالعه بود.

(Kanbar and Katsuhiko, 2011 در بررسی تنوع ژنتیکی )

21ژنوتیپ بومی جو ژاپن و سوریه با استفاده از 28

واریانس درون ،RAPDو ISSRترکیب نشانگری

99دو نشانگر باالتر ) های اینجمعیتی را در مجموع داده

درصد( گزارش 34درصد( از واریانس بین جمعیتی )

ی هااالتری را در درون ژنوتیپتنوع ژنتیکی بها آن. کردند

22/8و نسبت چندشکلی 32/8ن وسوریه با شاخص شان

.مشاهده کردندها ژاپن نسبت به ژنوتیپ

اهبندی ژنوتیپگروه

الگوریتم بر اساسها را بندی ژنوتیپگروه 2شکل

Evolution-Minimum و ضریب فاصلهP-distance با

د.برش دندروگرام دهنشان می SSRهای استفاده از داده

ها، هاسترپ و فاصله بین گرواعداد بوت بر اساس

I ،32در گروه .ها را به سه گروه منتسب کردژنوتیپ

، میاندوآباز نواحی آذربایجان، های بومی ایرانژنوتیپ

ژنوتیپ 59و 58، 2، 55 ترتیبگرگان به و کرند، کرمان

اسپانیا، )آمریکا، روسیه، بومی چین، مصر، سایر کشورها

و الین و رقم الجزایر، اتیوپی، انگلستان و پاکستان(

ایران از بومی ژنوتیپ 59شامل IIگروه . اصالحی بودند

و ، گلپایگان، گرگان آذربایجان، بجنوردکرمان، نواحی

و سایر مصر بومی چین، ژنوتیپ 3و 3 ،4 ترتیببه

الین پنجبود. (و الجزایر )اسپانیا، پاکستان کشورها

نیز در این گروه قرار رقم تجاری سهپیشرفته و اصالحی

بومی ژنوتیپ 24ژنوتیپ که 45 شامل IIIگرفتند. گروه

و جامتربتایرانی )از مناطق بجنورد، قزوین، آذربایجان،

بومی چین، مصر ژنوتیپ 2و 9 ،0ترتیب ( و بهمیاندوآب

به با توجه .بودند( انگلستان و هندوستانو سایر کشورها )

های ژنوتیپشود که بیشتر بندی حاصل مشاهده میگروه

تعداد زیاد و نیز تنوع اقلیمی در علتبهبومی ایران و چین

ژنتیکی دهنده تنوع ها پخش بودند که نشاناکثر گروه

همکارانکاندمیر و باشد. مناطق میون این بسیار باالی در

(Kandemir et al., 2010تنوع ژنتیکی موجود در ) سه

های بومی، الین خالص و ارقام گروه ژنوتیپ جو )ژنوتیپ

جفت آغازگر 38نشأ ترکیه را با استفاده از ( با متجاری

آلل 98ریزماهواره مورد بررسی قرار دادند. با استفاده از

ها به پنج گروه تقسیم شدند. ارقام تولید شده ژنوتیپ

تجاری، یک ژنوتیپ بومی و یک الین خالص در یک

مانده قرار ها بومی در چهار گروه باقیروه و بقیه ژنوتیپگ

( تنوع ژنتیکی Jia et al., 2010گرفتند. جیا و همکاران )

منشأ غیر ژنوتیپ بومی، تجاری منشأ چین و تجاری 00

ریزماهواره مورد جفت آغازگر 33با استفاده از را چین

ا بندی ببررسی قرار دادند. نتایج حاصل از تجزیه گروه

را به دو گروه هاژنوتیپUPGMA استفاده از الگوریتم

-درصد از ژنوتیپ 18که در حدود طوریمنتسب کرد به

بومی چین یهاو بقیه ژنوتیپ 2بومی چین در گروه یها

قرار 5چین در گروه رقام تجاری منشأ غیرو همچنین ا

(Lisova and Kucera, 2010)کوسرا و لیسوا گرفتند.

،جو ردیفه و شش ردیفه دوژنوتیپ 922ی تنوع ژنتیک

های بومی، تجاری قدیم و جدید، الین هاژنوتیپشامل

29از های جوهای مقاوم به برخی بیماریاینبرد و الین

جفت آغازگر 48با استفاده از را ور مختلف دنیا کش

در هاپــژنوتیاین ه قرار دادند.ـــمورد مطالعریزماهواره

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

10

شوروزدی و همکاران…های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

های نشانگرهای ریزماهواره و با استفاده از الگوریتم داده بر اساسهای جو مورد مطالعه بندی ژنوتیپوهگر -2شکل

Minimum Evolution و ضریب فاصلهP-distance

Figure 2. Grouping of the studied barley genotypes based on SSR marker data using the Minimum Evolution

algorithm and P-distance coefficient

ای به شش گروه منتسب شدند یک گروه تجزیه خوشه

ها بقیه ژنوتیپ ها دوردیفه بود،فقط شامل ژنوتیپ

های دیگر ها دو ردیفه در گروهدوردیفه بود، بقیه ژنوتیپ

های اینبرد با پراکنده شدند. ارقام جدید اصالحی و الین

ها که بقیه ژنوتیپلیهم در دو گروه قرار گرفتند در حا

ها قرار گرفتند. بومی و تجاری قدیم با هم در سایر گروه

بندی با منشأ جغرافیایی ها اعالم داشتند که الگوی گروهآن

Hamza etها مطابقت ندارد. حمزا و همکاران )ژنوتیپ

al., 200459ژنوتیپ جو شامل 29بندی ( در تجزیه گروه

منشأ متفاوت جغرافیایی، ژنوتیپ بومی کشور تونس با

ژنوتیپ دو ردیفه جو که 3هفت ژنوتیپ شش ردیفه و

در نوع استــفاده نهایــی نیز متـفاوت بودنـــد، بر اساس

n

kk

nn

k

v

k

py

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

11

گروه ، در نقطه برش دندروگرام، چهارUPGMAالگوریتم

ای دانه هایژنوتیپ همه شامل اول گروه .کردند ایجاد

ژنوتیپ سه شامل زیرگروه یک و تونس کشور بومی

دو شامل دوم گروه .بود کشور این بومی علوفهای

ای، گروه سوم، سه ژنوتیپ دو ژنوتیپ شش ردیفه دانه

ای بود. ردیفه و گروه چهارم شامل یک ژنوتیپ جو دانه

ها بومی نشانگرهای ریزماهواره قادر بودند تا ژنوتیپ

های دارای منشأ و نام مشترک را از تونس و حتی ژنوتیپ

ها با دیگر متمایز کنند. تمایز ایجاد شده در بین ژنوتیپیک

خویشاوندی بسیار نزدیک از هتروژنی باالی موجود در

که این طوریگیرد. بهها بومی منشأ میبین ژنوتیپ

های بومی در مزارع مختلف هتروژنی حتی در بین ژنوتیپ

یک منطقه )یک ژنوتیپ محلی( که به یک نام یکسان

Chenد نیز وجود دارد. چن و همکاران )انمشخص شده

et al., 2012بندی با منشأ ( عدم مطابقت الگوی گروه

تواند دو دلیل داشته کالستر، می هیتجزجغرافیایی در

باشد، یکی اینکه تعداد نشانگرهای استفاده شده کافی

اند و دیگری وجود نبوده و تمامی ژنوم را پوشش نداده

پالسم پس از ذخیره ژرم ها دریکسری مضاعف شدگی

طوالنی مدت و استفاده مجدد باعث بروز یکسری

های یکسان از اشتباهات و در نتیجه تفکیک این ژنوتیپ

شوند. همچنین از آنجا که تنوع موجود در یکدیگر می

ریتأثگزینش طبیعی )گزینش تحت ریتأثارقام بومی تحت

شرایط محیطی(، گزینش مصنوعی )گزینش توسط

گیرد، در نتیجه تفکیک ایجاد رز( و جهش قرار میکشاو

کامل با طوربهشده با استفاده از نشانگرهای ریزماهواره

جغرافیایی ارقام مطابقت ندارد. عبدالهی سیسی و

( نیز عدم قرار Abodolahi sisi et al., 2012همکاران )

های بومی با منشأ جغرافیای مشترک را در گرفتن ژنوتیپ

ریتأثها و همچنین پراکنش جغرافیای وسیع آن به کنار هم

ها اظهار نیروهای تکاملی متفاوت بر ساختار ژنتیکی آن

داشتند.

تجزیه به بردارهای اصلی

ترتیب بردارهای اصلی سه بردار اصلی اول بهدر تجزیه به

32/99درصد و در مجموع 84/53و 89/59، 22/39

دند. تبیین حدود درصد تغییرات مولکولی کل را تبیین کر

درصد تغییرات مولکولی کل توسط سه بردار اول 99

نشان دهنده ارتباط بین نشانگرهای مورد استفاده و یا

نشانگرها دارای پراکنش نسبی در ژنوم گرید عبارتبه

. پراکنش (Mohammadi and Prasanna, 2003)باشند می

ده نشان داده ش 3افراد بر اساس دو بردار اول در شکل

چهار گروهها به با استفاده از این نمودار ژنوتیپ است.

های بومی ایران و سایر اند. اکثر ژنوتیپمنتسب شده

کشور دارای مقادیر پایین برای بردار اول و مقادیر باال

برای بردار دوم بودند و بالعکس. این موضوع مقادیر باال

برای برای بردار اول و مقادیر پایین برای بردار دوم،

های بومی مصر نشان از تفاوت قابل مالحظه ژنوتیپ

.باشدیمها ساختار ژنتیکی این دو نوع از ژنوتیپ

تنوع زیاد دارای مقادیر علتبههای بومی چین نیز ژنوتیپ

ی از دو بردار بودند. نتایج حاصل تا حدود زیادی متفاوت

جیا و همکاران ای مطابقت داشت.با نتایج تجزیه خوشه

(Jia et al., 2010 در بررسی تنوع ژنتیکی )ژنوتیپ 00

بومی، تجاری منشأ چین و تجاری منشأ غیر چین با

نشانگر ریزماهواره گزارش کردند که در 33استفاده از

درصد از 2/43تجزیه به بردارهای اصلی دو بردار اول

بر ها کند و پراکنش ژنوتیپواریانس کل را توجیه می

دار دو گروه مجزا را تشکیل دادند این دو بر اساس

های بومی چین در هر دو گروه و ارقام که ژنوتیپطوریبه

تجاری چین و غیر چین تقریباً از هم جدا شدند.

( تنوع ژنتیکی Lisova and Kusera, 2010لیسوا و کوسرا )

های بومی، تجاری ژنوتیپ مختلف جو شامل ژنوتیپ 922

های مقاوم به برخی د و الینهای اینبرقدیم و جدید، الین

48کشور مختلف دنیا با استفاده از 29های جو از بیماری

جفت آغازگر ریزماهواره مورد ارزیابی قرار دادند. تجزیه

ها را به به بردارهای اصلی بر اساس سه بردار اول ژنوتیپ

شامل بیشتر ترکوچکدو گروه تقسیم کردند. گروه

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

98

و همکاران شوروزدی …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

های حاصل از های جو بر اساس دو بردار اول حاصل از تجزیه به بردارهای اصلی با استفاده از دادهیپپراکنش ژنوت -3شکل

نشانگرهای ریزماهوارهFigure 3. Distribution of barley genotypes based on two principal coordinates resulted from principal coordinate

analysis, using microsatellite data

های بهاره و تعدادی از ارقام تجاری قدیم و ژنوتیپ

شامل بیشتر تربزرگهای خالص بود و گروه الین

های مقاوم به های زمستانی و برخی از ژنوتیپژنوتیپ

ها بود. این مطالعه نشان داد که نشانگرهای بیماری

ابزار مناسبی برای بررسی عنوانبهتوانند ریزماهواره می

41کار روند. در این تحقیق ها بهپالسمع ژنتیکی ژرمتنو

جفت آغازگر چندشکلی قابل قبولی را در ارقام مورد

مطالعه ایجاد کردند. نتایج آزمایش نشان داد که تنوع بسیار

های بومی باالیی در درون ارقام بومی بخصوص ژنوتیپ

توان از این تنوع برای انجام ایران وجود دارد که می

های اصالحی مختلف استفاده کرد. تنوع ژنتیکی مهبرنا

های اصالحی نیز موجود در بین ارقام تجاری و الین

توان که با توجه به ارزشمندی این ارقام، می بود توجهقابل

های پایه اصالحی استفاده ها برای ایجاد جمعیتاز این

کرد و اگر تنوع در برخی صفات در این ارقام موجود نبود

وان از ارقام بومی برای جبران این کمبود استفاده کرد.تمی

سپاسگزاری

از موسسه تحقیقات دیم کشور و بانک ژن لهیوسنیبد

گیاهی موسسه تحقیقات اصالح و تهیه نهال و بذر کشور

شود. این تحقیق برای فراهم کردن مواد گیاهی قدردانی می

با حمایت مالی قطب علمی اصالح مولکولی غالت

شگاه ژنومــیک ــــــشــــگاه تبریـــــز و در آزمایدان

مـــولکولی دانشگاه تبریز انجام شد. اتاتــنبالحـــاصو

References

Abdollahi-Sisi, N., Mohammadi, S.M., Alavi-kia, S.S. and Sadeghzadeh, B. (2012). Efficiency of

EST-SSR markers in determination genetic diversity and relationships of barley landraces. Cereal

Research, 93:123- 133.

Abede, T.D., Mathew, B. and Le´on, J. (2013). Barrier analysis detected genetic discontinuity

among Ethiopian barley (Hordeum vulgare L.) landraces due to landscape and human mobility on

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

95

gene flowGenet Genetic Resources and Crop Evolution, 60: 297–309.

Botstein, D., White, R.L., Skolnick, M. and Davis, R.W. (1980). Construction of a genetic linkage

map in man using restriction fragment length polymorphisms. American Journal of Human

Genetics, 32: 314-331.

Brush, S. and Meng, E. (1998). Farmer’s valuation and conservation of crop genetic resources.

Genetic Resources and Crop Evolution, 45: 139-150.

Chen, Z.W., Lu, R.J., Zou, L., Du, Z.Z., Gao, R.H., He, T. and Huang, J.H. (2012). Genetic

diversity analysis of barley landraces and cultivars in the Shanghai region of China. Genetic and

Molecular Researche, 11: 644-650.

Condon, F., Charles-Gustus, D., Rasmusson, C. and Kevi, D.S. (2008). Effect of advanced cycle

breeding on genetic diversity in barley breeding germplasm Crop Science, 48: 1027-1036.

Ebrahimi, A., Naghavi, M.R., Sabokdast, M. and Mardi, M. (2010). Assessment of genetic

diversity in two accessions of barely species (H. vulgare L. and H. pontaneum L.) using SSR

markers. Iranian Journal of Crop Sciences, 12: 333- 345 (In Persian).

Excoffier, L., Smouse, P. and Quattro, J.M. (1992). Analysis of molecular variance inferred from

metric distances among DNA haplotypes: application to human mitochondrial DNA restriction

data. Genetics, 131: 479-491.

FAO. (2013). FAO Statistical Database (FAOSTAT), Web site at URL: http://www.faostat.fao.org,

Accessed 18 July 2013.

Ganjekhanloo, A., Mohammadi, S.A., Moghaddam, M., Shakiba, M.R., Ghasemi-Golezani, K.

and Yousefi, A. (2012). Genetic diversity in barley as revealed by microsatellite markers and

association analysis of these markers by traits related to freezing tolerance. Seed and Plant

Improvment Journal, 28: 101-114 (In Persian).

Gong, X., Westcott, S., Li, C., Yan, G., Lance, R. and Sun, D. (2009). Comparative analysis of

genetic diversity between Qinghai-Tibetan wild and Chinese landrace barley. Genome, 52: 849-

861.

Hamza, S., Hamida, W.B., Rebai, A. and Harrabi, M. (2004). SSR-based genetic diversity

assessment among Tunisian winter barley and relationship with morphological traits. Euphytica,

135: 107-118.

Heidari, A., Mohammadi, S.A., Moghaddam, M., Shakiba, M.R., Ghasemi-Golezani, K. and

Yousefi, A. (2011). Analysis of genetic diversity in barley genotypes using SSR and EST-SSR

markers Iranian Journal of Crop Sciences, 13: 146-156 (In Persian).

Ivandic, V., Hackett, C.A., Nevo, E., Keith, R., Thomas, W.T. and Forster, B.P. (2002). Analysis

of simple sequence repeats (SSRs) in wild barley from the Fertile Crescent: associations with

ecology, geography and flowering time. Plant Molecular Biology, 48: 511-527.

Jia, Q.J., Zhu, J.H., Wang, J.M. and Yang, J.M. (2010). Fusarium head blight evaluation and

genetic diversity assessment by simple sequence repeats in 88 barley cultivars and landraces. In:

Proceedings of the 10th International Barley Genetics Symposium (Ceccarelli, S. and Grando, S.,

Eds.) PP. 298-311, ICARDA, Aleppo, Syria.

Jones, H., Civáň, P., Cockram, J., Leigh, F.J., Smith, L.M.J., Jones, M.K., Charles, M.P.,

Molina-Cano, J., Powell, W., Jones, G. and Brown, T.A. (2011). Evolutionary history of barley

cultivation in Europe revealed by genetic analysis of extant landraces. B. M. C. Evolutionary

Biology, 11: 320-332.

Joshi, S.P., Ranjekar, P.K. and Gupta, V.S. (1999). Molecular markers in plant genome analysis.

Current Science, 77: 230-240.

Kadri, K., Abdellawi, R. and Cheikh-Mhamed, H. (2009). Genetic diversity in local Tunisian

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

92

و همکاران شوروزدی …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

barley based on RAPD and SSR analysis. Biological Diversity and Conservatio, 2: 27-35.

Kanbar, A. and Katsuhiko, K. (2011). Efficiency of ISSR and RAPD dominant markers in assessing

genetic diversity among Japanese and Syrian cultivars of barley (H. vulgare L.). Research Journal

of Agriculture and Biological Sciences, 7: 4-10.

Kandemir, N., Yildirim, A. and Gunduz, R. (2010). Determining the levels of genetic variation

using SSR markers in three Turkish barley materials known as Tokak. Turkish Journal of

Agriculture and Forestry, 34: 17-23.

Karim, K., Rawda, A. and Hatem, C. (2010). Genetic diversity in Tunisian local barley based on

RAPD and SSR analysis. African Journal of Biotechnology, 9(44): 7429-7436.

Leišová, L. and Kučera, L. (2010). The use of microsatellites to screen barley genotypes for

resistance to net blotch. In: Proceedings of the 10th International Barley Genetics Symposium, Eds.

Ceccarelli, S. and Grando, S, PP. 298-311. ICARDA, Aleppo, Syria

Liu, K. and Muse, S.V. (2005). Power Marker: an integrated analysis environment for genetic marker

data. Bioinformatics, 21: 2128-2129.

Mango, T., Carrierosu, F., Cifavell, R.A., Gallitelli, M. and Callini, F. (2001). Development of

microsatellite markers in durum wheat (Triticum turgidum L. ssp durum). Chinese Journal of

Genetics, 33: 917-928.

Matus, I.A. and Hayes, P.M. (2002). Genetic diversity in three groups of barley germplasm assessed

by simple sequence repeats. Genome, 45: 1095-1106.

Mohammadi, S.A. and Prasanna, B.M. (2003). Analysis of genetic diversity in crop plants salient

statistical tools and considerations. Crop Science, 43: 1235-1248.

Nei, M. (1973). Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the National

Academy of Sciences of the United States of America, 70: 3321-3323.

Pandey, M.P., Wagner, C., Friedt, W. and Ordan, F. (2004). Assessment of genetic diversity of

hull-less barley germplasm in the high altitude Himalayas of Nepal. Theoretical and Applied

Genetics, 113: 715-729.

Peakall, R. and Smouse, P.E. (2006). GENALEX 6.4: Genetic analysis in Excel: population genetic

software for teaching and research. Molecular Ecology Notes, 6: 288-295.

Pillen, K., Binder, A., Kreuzkam, B., Ramsay, L., Waugh, R., Förster, J. and Léon, J. (2000).

Mapping new EMBL-derived barley microsatellites and their use in differentiating German barley

cultivars. Theoretical and Applied Genetics, 101: 652-660.

Saghai Maroof, M.A., Solaiman, K., Tprgensen, R.A. and Allard, R.W. (1984). Ribosomal DNA

spacer-lenth polymorphism in barely: Mendelian inheritance, chromosomal location and population

dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 81:

8014-8018.

Stam, B.K., Bothmer, A., Dayteg, R., Rashal, C., Tuvesson, S. and Weibullj, S. (2007). Genetic

diversity changes and relationships in spring barley germplasm of Nordic and Baltic areas as shown

by SSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 16: 749-758.

Tamura, K., Dudley, J., Nei, M. and Kumar, S. (2011). MEGA 5: molecular evolutionary genetics

analysis (MEGA) software, version 5.0. Molecular Biologyand Evolution, 24: 1596-1599.

Wang, M.L., Barkley, N.A., Yu, J.K., Dean, R.E., Newman, M.L., Sorrells, M.E. and Pederson,

G.A. (2005). Transfer of simple sequence repeat (SSR) markers from major cereal crops to minor

grass species for germplasm characterization and evaluation. Plant Genetic Resources, 3: 45-57.

Yahiavi, S., Igartua, E., Moralejo, M., Ramsay, L., Molina-Cano, J.L., Ciudad, F.J., Lasa, J.M.,

Gracia, M.P. and Casas, A.M. (2008). Patterns of genetic and eco-geographical diversity in

Spanish barleys. Theoretical and Applied Genetics, 116: 271-282.

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

1شماره / 1 جلد / های ژنتیک گیاهیپژوهش

93

Yeh, F.C., Yang, R.C. Boyle, T.B.J., Ye, Z.H. and Mao, J.X. (1997). POPGENE, the User-Friendly

Shareware for Population Genetic Analysis. Molecular Biology and Biotechnology Centre.

University of Alberta, Canada.

Zhu, J., Gale, M.D., Quarrie S., Jackson, M.T. and Bryan, G.J. (1998). AFLP markers for the

study of rice biodiversity. Theoretical and Applied Genetics, 96: 602-611.

Zoghlami, N., Bouagila, A., Lamine, M., Hajri, H. and Ghorbel, A. (2012). Population genetic

structure analysis in endangered Hordeum vulgare L. landraces from Tunisia: conservation

strategies. African Journal of Biotechnology, 10: 10344-10351.

Zong-Yun, F., Xian-Jun, L., Yi-Zheng, Z. and Hong-Qing, L. (2006). Genetic diversity analysis of

Tibetan wild barley using SSR markers. Acta Genetica Sinica, 33: 917-928.

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]

94

و همکاران شوروزدی …های بومی تجزیه مولکولی تنوع و روابط ژنتیکی ژنوتیپ

Molecular Analysis of Genetic Diversity and Relationships of Barley Landraces

Based on Microsatellite Markers

Ali Shuorvazdi1, Seyed Abuolghasem Mohammadi2,3,*, Majid Norozi4 and Behzad

Sadeghzadeh5

1- Former M.Sc. Student, Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of

Tabriz, Tabriz, Iran

2- Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of Tabriz, Tabriz,

Iran

3- Center of Excellence in Cereal Molecular Breeding, University of Tabriz, Tabriz, Iran

4- Assistant Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of

Tabriz, Tabriz, Iran

5- Assistant Professor, Dryland Agriculture Research Institute of Iran, Maragheh, Iran

(Received: November 10, 2013 – Accepted: February 3, 2014)

Abstract

Due to their adaptation to different environment conditions, landraces are valuable genetic resurces for

incresing diversity of breeding germplasms and are potential resources for biotic and abiotic stress

resistant genes. In the present study, genetic diversity and relationships of 119 barely landraces from

different countries along with 25 commerical varieties and breeding lines were assessed, using 45

microsatellite primer pairs. In total, 225 alleles range from 2 to 14 and an average of 5 alleles per locus

were amplified. Polymorphic information contenet (PIC) varied from 0.05 to 0.90 with a mean of 0.51.

The minimum and maximum frequency of common allele belonged to EBMAC0788 (0.13) and

GBM1411 (0.97) markers, respectively. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed a higher

within group variation (94%) than between group. Maximum and minimum Shannon’s and Nei gene

diversity indices were observed in Iranian and Egyptian landraces, respectively. Cluster analysis using

Minimum Evolution algorithm and P-distance coefficient assigned the studied genotypes into three

groups. This grouping was partly consistent with geographical origins of the genotypes.

Keywords: Genetic diversity, Germplasms, Barley landraces, Population structure

* Corresponding Author, E-mail: mohammadi@tabrizu.ac.ir

Dow

nloa

ded

from

jour

nals

.lu.a

c.ir

at 4

:11

IRD

T o

n T

hurs

day

June

21s

t 201

8

[ DO

I: 10

.292

52/p

gr.1

.1.5

1 ]